Обоснование технологии безглютеновых мучных изделий повышенной биологической ценности

Введение. Глютен – белковый компонент злаковых культур, содержится в пшенице, ржи, ячмене и других злаковых, он является составляющим клейковины – основного структурообразующего компонента пшеничной муки. При разработке ряда диетических продуктов для потребления людьми с хроническими заболеваниями необходимо полное исключение белка глютена [1, 2].

В настоящее время в нашей стране производство безглютеновых пищевых продуктов недостаточно развито, до недавнего времени в ассортименте безглютеновых пищевых продуктов преобладала продукция стран Европы [3, 4].

Особую актуальность приобретает данное исследование в связи с Концепцией технологического развития на период до 2030 г., утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 20 мая 2023 г. № 1315-р [5]. На сегодняшний день в рамках импортоза-мещения представляет интерес получение без-глютеновых мучных изделий повышенной биологической ценности.

Предметом исследований явилась кукурузная мука, которая не содержит глютена, имеет ценный химический состав, содержит витамины группы В, РР, минеральные вещества: кальций, магний, железо, фосфор и пищевые волокна. Разработка технологии безглютеновых мучных изделий из кукурузной муки повышенной пищевой и биологической ценности требует изучения ее технологических характеристик, поиска струк-турообразователей, ферментных препаратов для обеспечения высокого качества изделий [6].

Как известно, проращивание сопровождается синтезом природных биологически активных веществ и гидролизом основных биополимеров зерна. Увеличивается содержание витаминов, минеральных веществ, ферментов и других компонентов. Гидролиз сопровождается превращением крахмала в декстрины, мальтозу, а белков – в аминокислоты. Гидролитические процессы протекают в основном в эндосперме, а синтез – в зародыше. Пробуждение зерна, активация ферментов начинаются в зерне при влажности 36–45 %. Зерно с проростками длиной 1–2 мм по своему аминокислотному, вита- минному и минеральному составу является наиболее ценным [7].

Цель исследования – научное обоснование использования кукурузных зерна и муки как основного сырья для производства безглютено-вых мучных изделий повышенной биологической ценности.

Задачи: изучить технологические характеристики кукурузной муки из зерна белой кукурузы; обосновать режимы основных технологических стадий производства безглютеновых мучных изделий повышенной биологической ценности из зерна белой кукурузы; изучить влияние проращивания зерна белой кукурузы на его массу и влажность с перспективой дальнейшей разработки безглютеновых мучных изделий.

Объекты исследования – химический состав зерна белой кукурузы; структурообразова-тели углеводной и белковой природы; способы интенсификации проращивания зерна белой кукурузы; способы повышения пищевой и биологической ценности безглютеновых мучных изделий.

Результаты и их обсуждение. В процессе проращивания выделяют две фазы: замачивания и проращивания. В ходе проведения эксперимента исследовалось влияние температуры и продолжительности проращивания на биологи- ческую ценность, а также определялась продолжительность фазы замачивания и влияние продолжительности фазы проращивания на изменение структурно-механических характеристик зерна, так как при полном расщеплении крахмала разрушается структура зерновки, а при кратковременном – накапливается незначительное количество биологически активных веществ.

Температура при проращивании поддерживается 15–20 °С, так как более низкая снижает степень гидролиза, а более 25 °С может способствовать развитию посторонней микрофлоры.

При изучении процесса проращивания определяли содержание таких биологически активных веществ, как витамины Р и С, и изменения крахмала по кинематической вязкости клейстеризо-ванной воднозерновой суспензии. Исследование проводили в течение 24 ч, влажность зерна до замачивания составляла 12,6 % (рис. 1).

Процесс проращивания начинается при достижении влажности зерна 35–36 %. Как видно, при температуре воды 5 °С влажность зерна достигает значения 35–36 % через 24 ч, а при температуре 17–35 °С – за 17–10 ч.

Влияние изменения температуры замачивания зерна белой кукурузы на его биологическую ценность приведено на рисунках 2 и 3.

^- при 5°C

- ■ - при 17°C

-*- при 23°C

^^ при 35°С

Продолжительность замачивания, час

Рис. 1. Динамика изменения влажности зерна белой кукурузы от температуры замачивания

Dynamics of changes in the moisture content of white corn grain from the soaking temperature

Температура воды, °С

Рис. 2. Влияние температуры замачивания зерна белой кукурузы на содержание витамина Р Influence of the soaking temperature of white corn grain on the vitamin P content

Температура воды, °С

Рис. 3. Влияние температуры замачивания зерна белой кукурузы на содержание витамина С Influence of the soaking temperature of white corn grain on the vitamin C content

Содержание витамина Р изменяется от 1,62 до 2,3 мг/100 г, а витамина С – от 0,36 до 0,44 мг/100 г. При температуре замачивания (17 ± 1) °С продолжительностью 17 ч содержание витамина Р составляет 85 %, а витамина С – 91 % от максимального значения. Эти значения выбраны за нулевой уровень. Провели серию экспериментов, где продолжительность фазы проращивания составила 72 ч при температуре 17 °С через каждые 10–15 ч определяли влажность зерна кукурузы, количество витаминов Р и С. Во время проращивания изменяется структура зерновки – становится более пластичной (рис. 4).

Рис. 4. Изменение структурно-механических характеристик зерна белой кукурузы во время проращивания

Changes in the structural and mechanical characteristics of white corn grain during germination

Кинематическая вязкость клейстеризованной водно-мучной смеси изменяется от 1,71 · 10–5 до 1,66 · 10–5 м2/с, что указывает на глубину ферментативных процессов. За 14 ч фазы проращивания на 97 % изменяется кинематическая вязкость смеси.

Структурно-механические характеристики готовых изделий в том числе зависят и от содержания крахмала. Определяли изменение содержания крахмала при проращивании (рис. 5).

120 о?

ГО 100

R ГО

X 80

ГО

Ф 60

S

%  40

о.

ф сС 20 о и

Продолжительность проращивания, час

Рис. 5. Изменение содержания крахмала в зерне белой кукурузы при проращивании Changes in starch content in white corn grain during germination

Исследование проводили 72 ч, с интервалом в 12 ч определяли содержание крахмала. За первые сутки количество крахмала уменьшилось до 80 % от его массы, а через 40 ч – на 50 %. Через пять суток наблюдается полное расщепление крахмала до декстринов. Поэтому проводили процесс проращивания не более суток.

Режимы проращивания:

– фаза замачивания: температура 17 °С, продолжительность – 17 ч;

– фаза проращивания: температура 17 °С, продолжительность – 72 ч.

Из пророщенного зерна белой кукурузы путем дробления получали биологически активную массу, которую использовали при производстве безглютеновых изделий (на примере национального мучного изделия чурек).

Технологическая схема производства национального мучного изделия чурек включает следующие основные стадии: подготовка сырья, замес теста, отлежка, разделка, выпечка. Опе- рация подготовки сырья заключается в просеивании белой кукурузной муки, приготовлении растворов соли и структурообразователей. Технология производства чурека повышенной биологической ценности предусматривает дополнительные операции по подготовке сырья: очистка зерна кукурузы, мойка с дезинфекцией (для дезинфекции используется водный раствор перманганата калия концентрацией 0,005 %, продолжительность обработки зерновой массы 5–7 мин в соотношении зерно кукурузы : раствор как 1 : 2), замачивание, проращивание, измельчение. При использовании морской соли и хмеле- вого экстракта дезинфекцию можно исключить. Принципиальная технологическая схема производства безглютеновых мучных изделий типа чурека повышенной биологической ценности приведена на рисунке 6.

Для получения данных, необходимых для расчета выхода безглютеновых мучных изделий типа чурека повышенной биологической ценности, определили влияние проращивания зерна белой кукурузы на его массу и влажность (табл.).

Следовательно, во время проращивания масса зерна белой кукурузы увеличивается на (30 ± 0,5) % по отношению к сухому зерну.

Влияние проращивания зерна белой кукурузы на его массу и влажность The effect of white corn grain germination on its weight and moisture content

Очистка

Раствор структурообразователя —

Просеивание

Образец зерна	Масса зерна, г	Влажность, %	Масса сухих веществ, г
Сухое зерно кукурузы	100	12,4±0,5	87,6±0,5
Пророщенное зерно кукурузы с проростками	141,5	37,9±0,5	87,9±0,5
Пророщенное зерно кукурузы без проростков	109,5	30,3±0,5	76,3±0,5

Вода t = 35 °C

Зерно белой кукурузы

Белая кукурузная мука

Дезинфекция КМпОл С=0,005 % т = 5-7 мин

Раствор соли р = 1,2 г/смэ

Замачивание в растворе морской соли t = 17 °C

Замачивание в хмелевом экстракте = 17 °C, т = 17 ч

Проращивание t = 17 °C т = 80-85 ч

Измельчение

Замес теста т = 10 мин; отлежка т = 30 мин

Разделка

Выпечка t = 200—220 °C; т = 35 мин

Охлаждение

Упаковка

Рис. 6. Принципиальная технологическая схема производства безглютеновых мучных изделий типа чурека

Basic technological scheme for the production of gluten-free flour products of the churek type

Заключение. Таким образом, по результатам проведенной работы можно сделать следующие выводы: изучение технологических характеристик разных сортов кукурузной муки показало, что для производства безглютеновых мучных изделий типа чурека больше подходит мука кукурузная цельнозерновая. Водопоглотительная способность цельнозерновой белозерной муки в 1,3–1,4 раза больше, чем у пшеничной высшего сорта, что требует большей влаж- ности теста для производства безглютеновых мучных изделий. Исследованы режимы процесса проращивания зерна белой кукурузы для получения биологически активной массы, для производства безглютеновых изделий повышенной биологической ценности. Разработана схема производства безглютеновых мучных изделий типа чурека повышенной биологической ценности.